工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位,是困扰煤矿安全生产的主要难题。笔者开展了顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析,结果表明:我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因:片帮冒顶多发生于松软煤岩体,采煤方法不合理及管理不当的工作面;顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致;大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治,建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构,即采用微震监测系统监测远场顶板活动,采用矿压监测系统监测近场顶板运动,采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化,通过监测数据系统分析,动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况,实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系,在工作面开采前确定合理采煤方法,合理工作面布置方式,科学开采参数及优化设备选型配套,这是防治顶板灾害的核心技术;在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术,进而实现工作面顶板灾害防治。     

顶板动态综合监测系统在矿区的应用与研究

为了解决煤矿顶板灾害多发、人工测量数据不及时、不可靠、统计量大以及现有顶板监测系统与矿压理论融合深度不足等问题,设计了一种集传感技术、信息处理技术、计算机技术、互联网通信技术及矿压理论等于一体的顶板动态综合监测系统,并详细介绍了系统的组成结构、功能模块和工作原理。实际应用表明,该系统实现了对综采工作面矿压参数的实时监测,具备自分析、自决策功能,具有测量误差小、效率高等优点。该系统的成功应用,为矿井的安全高效生产和智能化建设奠定了坚实的基础。     

矿井顶板离层脱落危险性监测与预报系统

研制了一套矿山压力监测系统,系统可以综合实时监测巷道的顶板位移、离层和应力等,同时还可以获得采区实时矿压云图,矿压活动实时曲线、离层变化趋势分析、报警短信和报表以及各种监测数据的历史查询。该系统具有误差小、效率高等优点。     

工作面顶板灾害预测预警技术

基于经典矿山压力理论和大量现场数据,为实现工作面顶板灾害预测预警,提出了区域支架联合分析技术和预测波形自修正技术。该技术在液压支架工作状态分析基础上,利用计算机海量数据快速处理功能,通过工作面局部区域内半数以上支架在相近时间内达到来压判据判定周期来压和生产过程中顶板运动规律的统计、分析、推理、修正,从而预测周期来压波形,最终完成顶板运动规律的准确分析、预测,并在可能发生危险时报警,减少顶板灾害发生。     

坚硬顶板工作面冲击地压监测预警技术

针对坚硬顶板和高应力的开采条件,提出了冲击地压远近场联合监测预警技术。采用ARAMISM/E微震监测系统进行远场监测,对工作面开采过程中微震事件的时空演化规律进行分析,确定冲击地压预警指标b、η、M_m、A(b)的值分别为0.58、1.52、2.32、7.85,建立联合指标对冲击地压进行预报。采用电磁辐射和煤体应力进行近场监测,确定工作面和两回采巷道电磁辐射强度预报值分别为154、131、136 mV,结合煤体应力等值线的变化,对冲击危险性进行评价。应用实例表明,采用冲击地压远近场联合监测预警技术后,成功预测了数次冲击地压,取得了较好的预测效果。     

综放工作面矿压监测系统应用探讨

为监测80202综放工作面液压支架阻力,采用了KJ385型矿山压力监测系统.监测结果表明所用液压支架适应新景公司综放工作面的地质条件,同时必须有针对性地强化顶板管理.     

复合顶板下采煤工作面的顶板管理

本文分析了开采安源大槽煤一分层时冒顶原因,并在该矿373工作面初采初放期间,采取了相应的措施,确保了初采初放期间的安全生产。     

浅埋特厚煤层综放工作面顶板失稳监测及预警

针对我国浅埋厚煤层采场顶板失稳导致的压架事故频发等顶板致灾问题,在分析浅埋煤层顶板赋存条件、破断失稳特征及结构类型的基础上,根据顶板的致灾类型和特征,建立了顶板失稳致灾监测预警模型,确定了监测内容和预警指标,并在现场进行了应用,取得了良好的效果。     

基于微震监测的地压灾害预警参数分析研究

利用麒麟厂在1 751～1 031 m水平已建成的微震监测系统,通过数据采集及筛选处理,构建了有效微震事件库,并结合现场地压活动状况,从微震时间序列、空间分布与演化、定量地震学参数等方面对微震事件展开了分析研究,以确定多参量预警阀值,实现地压灾害监测预警。结果表明,麒麟厂微震监测系统的预警阀值为: 时序集中度Q_时>1,震中集中程度Q_空≤100,地震学参数b≤0.20、β_n≥1.5和η≥1.1。     

基于ZigBee的综采工作面顶板压力无线监测系统

基于ZigBee协议栈,设计了一种矿井综采工作面矿压无线监测系统。系统通过压力传感器检测工作面顶板压力,经ZigBee无线系统传输至地面上位机并通过LabVIEW自动绘制成压力曲线图,实现综采工作面顶压力的实时采集、测量、无线传输通信功能。     

煤矿顶板动态在线监测系统

针对煤矿顶板灾害多发及人工监测不及时问题,设计了一种煤矿顶板动态在线监测系统;详细介绍了该监测系统的技术原理、组成结构、功能模块及应用效益。实际应用表明,该系统实现了顶板压力、位移、应力监测数据之间的融合和可视化分析,可对煤矿顶板安全隐患进行快速、准确的预警、预报。     

阿舍勒铜矿微震监测系统建设与应用研究

为了应对阿舍勒铜矿二期深部开采工程中面临的地压灾害问题,结合深部地压活动性现状与采掘布局,合理选择了地压监测设备, 设计了32通道微震监测系统台网布设方案, 进行了现场安装调试以及定位精度反演与校准试验。在已建立系统的监测数据基础上, 通过波形识别区分了微震信号与其他信号, 建立了二期深部工程有效微震事件库, 统计与分析了大尺度矿井范围内时间、空间以及定量地震学参数的趋势特征, 结合现场地压灾害实例实现了监测预测, 结果表明: 时间序列上的活跃期、空间上的低震中集中度指标、定量地震学参数上的低b值和CUFIT值急剧积累至高值区后下降, 是地压灾害发生的预警前兆。     

尾矿库溃坝监测预警系统设计研究

通过分析国内外尾矿库事故原因,确定了浸润线、防洪能力、坝体位移和降雨量作为尾矿库安全运行的主要监测指标。并结合现代监测技术设计开发了尾矿库溃坝监测预警系统。介绍了本系统硬件和软件结构及功能。     

南芬露天铁矿滑坡远程监测预警系统的应用

南芬露天铁矿目前正在进行三期扩帮四期开采工程,矿区工程地质条件较复杂,岩石以绿泥岩为主,遇水强度急剧降低,加之频繁生产爆破振动,致使边帮岩体多处出现张裂、滑塌、滚石等灾害。本研究以“滑动力大于抗滑强度是滑坡产生的充要条件”作为滑坡体滑动的主要判据,并应用“滑坡远程监测预警系统”在南芬露天矿滑坡体上构建了系统的“滑坡体远程监测网”。通过近10个月的现场试验,获得大量宝贵数据,为矿山安全可持续开采提供了安全保障。     

南芬露天铁矿滑坡远程监测预警系统的应用

南芬露天铁矿目前正在进行三期扩帮四期开采工程,矿区工程地质条件较复杂,岩石以绿泥岩为主,遇水强度急剧降低,加之频繁生产爆破振动,致使边帮岩体多处出现张裂、滑塌、滚石等灾害。本研究以滑动力大于抗滑强度是滑坡产生的充要条件作为滑坡体滑动的主要判据,并应用滑坡远程监测预警系统在南芬露天矿滑坡体上构建了系统的滑坡体远程监测网。通过近10个月的现场试验,获得大量宝贵数据,为矿山安全可持续开采提供了安全保障。     

工作面来压与顶板突水的关系研究

以徐庄煤矿7199工作面为例,研究了工作面来压与顶板突水的关系。首先运用理论分析和现场实测的方法,确定7199工作面的初次来压步距为63.5 m,周期来压步距为30.5 m。其次分析了现场涌水量与工作面的来压情况。最后,运用相似模拟技术分析了采煤工作面来压前期、初次来压和周期来压阶段顶板裂隙、离层的发育规律,解释了来压期间顶板突水机理。